從1949年科幻小說《皮格馬利翁的眼鏡》里的眼鏡，到1992年小說《雪崩》里的元宇宙，到1999年電影《駭客帝國》里的矩陣，再到2018年電影《頭號玩家》里的綠洲，人類執(zhí)著于創(chuàng)造關(guān)于未來世界的夢。
要實(shí)現(xiàn)這個(gè)夢，發(fā)展VR、AR、MR，似乎是必經(jīng)之路。
本期，就來講講VR。
1瘋狂的構(gòu)想與探路者
虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)(Virtual Reality，簡稱VR)，起步于20世紀(jì)中期。
它是利用計(jì)算機(jī)，生成一種數(shù)字化環(huán)境。在這個(gè)環(huán)境里，人們可以借助專業(yè)頭盔、眼鏡、手套等設(shè)備，聽到、聞到、摸到虛擬的事物。
我們在《虛擬現(xiàn)實(shí)正在改變世界，你還分不清VR、AR、MR嗎？》講過，人類對虛擬現(xiàn)實(shí)最早的設(shè)想，是來自于一篇科幻小說。
1935年，美國小說家斯坦利·威因鮑姆的小說《皮格馬利翁的眼鏡》里，講到有一種神奇的眼鏡，只要戴上它，就能進(jìn)入到電影當(dāng)中，做電影的主角。這個(gè)眼鏡，是VR眼鏡的概念雛形。
在今天，虛擬現(xiàn)實(shí)想象空間最大的行業(yè)是游戲，但人們發(fā)明虛擬現(xiàn)實(shí)的初衷，是為了在看電影時(shí)，感受到“沉浸感”。
歷史上第一臺(tái)VR設(shè)備，是出自美國人莫頓·海利希之手。
莫頓是一位電影制作人，獲得過1974年戛納電影節(jié)的最佳導(dǎo)演獎(jiǎng)。他想打造一個(gè)未來影院，讓人們能用五官，而不只是用眼睛和耳朵來欣賞電影。
20世紀(jì)50年代中期，莫頓創(chuàng)造了第一臺(tái)VR設(shè)備，用來制作3D電影，叫Sensorama。Sensorama體積龐大，擁有 3D立體聲、3D顯示、震動(dòng)座椅、風(fēng)扇和氣味生成器。
當(dāng)時(shí)，他拍攝了6部電影，用Sensorama來大施拳腳。電影內(nèi)容基本是直升機(jī)、卡丁車、自行車、摩托車騎行等，給Sensorama安了一套硬幣裝置，放在環(huán)球影城。
游客花25美分，就能體驗(yàn)十分鐘騎著摩托車在紐約穿梭的快感，看到街景，感受到振動(dòng)、感覺到風(fēng)吹過耳邊的感覺，聞到布魯克林馬路的味道。
通過Sensorama看到的影像
莫頓曾開玩笑說，第五部電影很受歡迎，那是一部淫穢的紐約肚皮舞。人們可以通過Sensorama聞到廉價(jià)香水味、聽到演員指尖銅鈸發(fā)出的叮叮當(dāng)當(dāng)。
他的老婆說，這個(gè)裝置賺了不少錢。但是，環(huán)球影城認(rèn)為，對于一個(gè)家庭公司來說，這臺(tái)機(jī)器賺得太多。夫婦只能把Sensorama移走。
60年代，莫頓又獲得了一個(gè)關(guān)于VR眼鏡的專利。
這套VR眼鏡叫Telesphere Mask，長得跟現(xiàn)代VR眼鏡很像。
專利文件里說，觀眾可以透過這個(gè)眼鏡，看到移動(dòng)彩色三維圖像、聽到立體的聲音、聞到氣味、感受到空氣的流動(dòng)。
設(shè)計(jì)之初，他就想到了用途和收益。比如，被用于訓(xùn)練軍隊(duì)、工人和學(xué)生。以超音速飛機(jī)為例，莫頓認(rèn)為VR眼鏡能讓學(xué)生去模擬駕駛，這種教學(xué)方式，又安全又好。今天，虛擬現(xiàn)實(shí)在醫(yī)療、教育等領(lǐng)域被大規(guī)模應(yīng)用，驗(yàn)證了他的構(gòu)想。
當(dāng)時(shí)，由于技術(shù)不成熟、虛擬現(xiàn)實(shí)概念沒有鋪開、機(jī)器質(zhì)量不好等多方面原因，這些發(fā)明最終沒能存活在市場上。
莫頓發(fā)明的VR眼鏡，沒有頭部追蹤功能。也就是說，當(dāng)人們戴著眼鏡向左右看時(shí)，眼鏡里的景象不會(huì)變化。
市場上有其他人，做出了能頭部跟蹤的設(shè)備。
1961年，美國飛歌開發(fā)出了頭盔顯示器的第一個(gè)前身——Headsight。Headsight設(shè)計(jì)的初衷，是為軍隊(duì)服務(wù)。它有運(yùn)動(dòng)跟蹤系統(tǒng)，運(yùn)動(dòng)跟蹤系統(tǒng)和遠(yuǎn)程相機(jī)相連。人們戴上這個(gè)設(shè)備扭動(dòng)頭部，就能遠(yuǎn)程查看四周的情況。
2里程碑與集大成者
到了 1968 年，一個(gè)集合了各路技術(shù)、最接近現(xiàn)代VR設(shè)備的發(fā)明，出現(xiàn)了。
美國人，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)之父，虛擬現(xiàn)實(shí)之父，伊凡·蘇澤蘭發(fā)明了一套功能齊全的VR設(shè)備。
這個(gè)設(shè)備集合了虛擬現(xiàn)實(shí)幾大要素：視覺有立體感、能生成虛擬畫面、能跟蹤頭部運(yùn)動(dòng)、能生成模型、能互動(dòng)（不過互動(dòng)這一點(diǎn)比較雞肋，只是操作把手）。
設(shè)備很重，需要由一副機(jī)械臂吊在人的頭頂，因此被稱為“達(dá)摩克利斯之劍”。
簡單解釋一下“達(dá)摩克利斯之劍”的技術(shù)原理。
立體顯示：設(shè)備用了兩個(gè)CRT顯示器分別顯示不同視角的圖像，讓圖像有立體感。
生成虛擬畫面：視頻里的虛擬圖像是一個(gè)立方體，這個(gè)立方體是實(shí)時(shí)計(jì)算渲染出來的。
通過“達(dá)摩克利斯之劍”看到的虛擬立方體
頭部跟蹤：這個(gè)看似簡陋的設(shè)備有三個(gè)超聲波發(fā)生器和四個(gè)接收器，用來跟蹤頭部運(yùn)動(dòng)。
模型生成：透過這個(gè)設(shè)備看畫面，雖然圖像只是個(gè)簡單的立方體，但的確是通過空間坐標(biāo)建立的模型。這個(gè)立方體的透視會(huì)隨著人的視角變化。
畫面里，除了這個(gè)立方體以外，其他場景都是現(xiàn)實(shí)世界里的場景。準(zhǔn)確來說，蘇澤蘭發(fā)明的這個(gè)頭戴顯示器，應(yīng)該是AR產(chǎn)品的鼻祖。
這套設(shè)備的最終命運(yùn)，是被放在實(shí)驗(yàn)室，落了一層灰，但是意義重大。它的理論基礎(chǔ)，是蘇澤蘭發(fā)表的一篇論文，叫《終極的顯示》。本文被公認(rèn)為虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)史上的里程碑。
論文里說，“終極的顯示”可以顯示一個(gè)房間，電腦可以通過設(shè)定程序，控制房間中的一切東西都無限逼真……計(jì)算機(jī)是創(chuàng)造虛擬現(xiàn)實(shí)的工具，電腦顯示屏幕是“觀看虛擬世界的窗口”。
那個(gè)年代，第一個(gè)鼠標(biāo)才誕生于斯坦福大學(xué)，人類連顯卡都沒有，虛擬現(xiàn)實(shí)卻有了雛形。
計(jì)算機(jī)誕生之時(shí)，虛擬世界的大門就敞開了。
3快速發(fā)展與入局者
到了80年代，虛擬現(xiàn)實(shí)的基本技術(shù)快速發(fā)展，各個(gè)設(shè)備都可以獨(dú)立購買了。
立體顯示：市場上已經(jīng)可以買到Sony生產(chǎn)的便攜式 LCD 顯示器了。
生成虛擬畫面：那時(shí)的顯卡每秒可以渲染上千個(gè)三角形，已經(jīng)可以展示復(fù)雜的圖像了。
頭部跟蹤：美國Polhemus公司開發(fā)出了6個(gè)自由度的頭部追蹤設(shè)備，比當(dāng)年“達(dá)摩克利斯之劍”精準(zhǔn)程度高得多，還省去了很多束縛。
模型生成：當(dāng)時(shí)的顯卡可以做到實(shí)時(shí)三維建模了。
虛擬環(huán)境互動(dòng)：市場上有帶有關(guān)節(jié)動(dòng)作傳感器的手套。
到了90年代，VR眼鏡市場迎來熱潮。游戲機(jī)公司紛紛趁熱推出VR眼鏡產(chǎn)品。
但是因?yàn)楦黜?xiàng)技術(shù)還不夠成熟，產(chǎn)品體驗(yàn)還是比較“糙”，新鮮勁兒過后去后，很多產(chǎn)品都在市場上銷聲匿跡了。制造者們也冷靜下來，坐等技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。
1995年，任天堂出品的Virtual Boy
2012 年，轟動(dòng)一時(shí)的頭戴顯示器Oculus Rift問世。
發(fā)明者不是科學(xué)家，是一位不到20歲的電子發(fā)燒友，帕爾默·洛基。他從小就癡迷于鉆研電子產(chǎn)品，研究過特斯拉線圈，組裝過電腦，在VR技術(shù)先驅(qū)Mark Bolas的實(shí)驗(yàn)室做實(shí)習(xí)生。
他從網(wǎng)上買了50多款舊頭顯進(jìn)行改造，混跡于技術(shù)論壇，組建制作團(tuán)隊(duì)，集思廣益，一起研發(fā)。于是就有了Oculus Rift。Rift的意思是裂縫，洛基希望產(chǎn)品能成為架設(shè)于現(xiàn)實(shí)世界和虛擬世界之間的橋梁。
Oculus Rift顯示屏分辨率為1280*800，有效的3D立體分辨率為640*800。在當(dāng)時(shí)來看，算是比較高的。
它的工作原理分兩部分。
一部分是通過為左右兩眼顯示不同的畫面，讓大腦合成“立體”圖像。通過拆解開發(fā)者版本，可以看出，這個(gè)設(shè)備就是用了兩個(gè)凸透鏡放在眼前，然后在后面放了一塊手機(jī)屏幕。簡單說，就是用兩個(gè)放大鏡把手機(jī)屏幕放大了，讓你感覺視角很寬闊，同時(shí)放大鏡調(diào)整了焦點(diǎn)，畫面離得近也能不模糊。
另一部分是利用捕捉運(yùn)動(dòng)的組件，讓設(shè)備精準(zhǔn)迅速地捕捉到頭部運(yùn)動(dòng)。
基于這兩部分原理，使用者能感覺到顯著的進(jìn)步，就是視野寬闊，沒有了用望遠(yuǎn)鏡時(shí)那種“用筒子看世界”的感覺，視線能移動(dòng)，沉浸感比較好。
通過這款頭顯，人們發(fā)現(xiàn)，VR技術(shù)有了重大突破。
2016年，媒體報(bào)導(dǎo)熱度達(dá)到頂峰，虛擬現(xiàn)實(shí)達(dá)到高潮。
大部分新技術(shù)的發(fā)展，都會(huì)經(jīng)歷起伏。根據(jù)技術(shù)成熟度曲線（The Hype Cycle），一個(gè)新技術(shù)的發(fā)展過程中，會(huì)存在一個(gè)過程：新技術(shù)誕生，進(jìn)入大眾視野；期望膨脹，機(jī)構(gòu)、企業(yè)都想抓住新增長點(diǎn)，倉促入局；泡沫破滅，負(fù)面評價(jià)接踵而至，市場逐漸冷淡下來；啟蒙期，基于之前的失敗經(jīng)驗(yàn)，人們開始改進(jìn)技術(shù)；穩(wěn)定生產(chǎn)，產(chǎn)業(yè)進(jìn)入實(shí)質(zhì)普及生產(chǎn)階段。
從2016年至今，全球巨頭，包括蘋果、谷歌、Facebook、微軟、三星、HTC、阿里、騰訊、華為等，都有密集布局動(dòng)作，和新產(chǎn)品推出。
今天，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)壁壘，基本消除。
虛擬現(xiàn)實(shí)，擬的是畫面、聲音、味道還有觸感。這些感覺越逼真，我們離創(chuàng)造新世界的夢想就越近。
來源： 超級創(chuàng)客
